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La ZNIEFF II de la haute vallée de l'Aujon représente un vaste ensemble de milieux aquatiques et de biotopes prairiaux riches en flore : prairies plus ou moins humides (Arrhenatherion elatioris, Bromion racemosi, Oenanthion fistulosae), autrefois fauchées, mais aujourd'hui souvent pâturées,plus localisés marais et formations à grandes laîches (cariçaies à Carex rostrata, à Carex pulicaris, à Carex davalliana, etc.), moliniaies et groupements à hautes herbes (Molinion et Filipendulion), plus rarement des boisements alluviaux (Alnion et Alno-Padion) et aussi des groupements aquatiques de rivière (Ranunculion fluitantis). Plus d'une quinzaine d'espèces végétales rares ou protégées se rencontre dans les divers biotopes de la vallée : dans le marais, une espèce protégée en France, le choin ferrugineux et six espèces bénéficiant d'une protection régionale, la swertie pérenne, la renoncule à segments étroits, l'aconit napel, la linaigrette à larges feuilles, le saule rampant et ailleurs le narcisse des poètes (très menacé et en très forte régression depuis 25 ans). Ils sont pour la plupart inscrits sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, tout comme la parnassie des marais, la laîche puce, ainsi qu'une orchidée, l'orchis incarnat et une petite fougère, l'ophioglosse, également présentes sur le territoire de la ZNIEFF.
Les insectes sont très variés et caractéristiques des petites vallées calcaires froides avec en particulier une libellule très menacée en Europe, l'agrion de Mercure, protégé en France depuis 1993, inscrit sur les annexes de la directive Habitats et de la convention de Berne, dans le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne. Plusieurs autres libellules sont inscrites sur cette même liste : l'aeschne printanière, le cordulégastre annelé et le cordulégastre bidenté, la cordulie à taches jaunes et la cordulie métallique, l'orthétrum bleuissant et l'orthétrum brun.
Les poissons sont très caractéristiques des eaux claires peu polluées, avec la lamproie de planer protégée en France depuis 1988 et le chabot, tous les deux ayant été retenus pour la directive Habitats, la truite (forme sauvage) et le vairon.
L'avifaune est caractérisée par de nombreux passereaux, dont le torcol fourmilier, nicheur rare en régression inscrit sur la liste rouge des oiseaux de Champagne-Ardenne, divers rapaces (milan royal, buse, épervier), la cigogne noire (en estivage) et le cincle plongeur (appelé encore merle d'eau), tous deux étant également sur la liste rouge régionale, etc.
Les amphibiens et les reptiles sont également très bien représentés et comportent des espèces rares et en régression, avec entre autres, le crapaud accoucheur et la couleuvre verte et jaune, protégés en France depuis 1993, en Europe (annexe II de la convention de Berne) et inscrits sur la liste rouge régionale, avec la salamandre, la vipère aspic et la grenouille rousse.
Le vespertilion de Daubenton, chauve-souris inscrite sur la liste rouge régionale des mammifères, peut également s'y observer.
La ZNIEFF a été proposée dans le cadre de la directive Habitats. Le site est encore en bon état malgré certaines dégradations (notamment entre Montrot et Vauclair avec coupe de la ripisylve, redressement de rivière, creusement de fossés), des cultures par endroits bien représentées (entre Montrot et Vauclair, vers Giey-sur-Aujon, le Moulin Brûlé, plus diluées ailleurs) et de rares plantations de peupliers.
La délimitation de la ZNIEFF correspond aux limites des milieux les plus riches de la haute vallée de l'Aujon (lit majeur).
